Le TAFT un outil pour la capitalisation de l’analyse ...cfc-technic.eu/iDisk/cae-cfg.pdf · La cotation fonctionnelle des produits devient une préoccupation grandissante dans les

Frédéric CHARPENTIER – Jean-Marc PRENEL – Jeremy DUMENIL

Juin 2006 1

Le TAFT un outil pour la capitalisation de l’analyse fonctionnelle technique.

Recherche des conditions fonctionnelles géométriques et d’aptitudes à l’emploi.

Frédéric Charpentier*, Jean-Marc Prenel**, Jeremy Duménil***.

* Professeur Agrégé de Génie Mécanique Formateur Vacataire à l’ESCPI/CNAM dans la formation ingénieurs 2000.

Expert Français de l’ISO à l’UNM au TC 213 (GPS). Email : [email protected]

** Père technique de l’ISO à la DIM Renault sas Expert Français de l’ISO à l’UNM au TC 213 (GPS).

Email: [email protected] *** Père technique du TAFT à la DIM Renault sas

Email: [email protected]

Résumé Cet article propose une démarche basée sur l’analyse fonctionnelle technique du produit pour aider à la recherche

des Conditions Aptitudes à l’Emploi et des Conditions Fonctionnelles Géométriques. Cette démarche met en œuvre deux outils, le schéma de flux ou bloc diagramme et le Tableau d’Analyse Fonctionnelle Technique (TAFT).

Le premier permet de recenser les fonctions techniques élémentaires (FTE) de contact et de flux par l’analyse du mécanisme étudié et le second de capitaliser les résultats de l’analyse technique du fonctionnement d’un composant dans son environnement fonctionnel. La démarche conduit tout naturellement à définir les caractéristiques que doivent vérifier les composants pour que chaque FTE soit satisfaite. Parmi ces caractéristiques, celles de nature géométrique représentent les spécifications à appliquer au composant ou à transférer, appelées conditions fonctionnelles géométriques et d’aptitude à l’emploi.

1 Introduction. La cotation fonctionnelle des produits devient une préoccupation grandissante dans les démarches de

conception intégrée. Pour pouvoir prendre en compte au plus tôt les contraintes de fabrication dans la définition des produits, les spécifications fonctionnelles sur les pièces ont besoin d’être déterminées. Seulement pour la plupart, celles-ci dépendent d’exigences fonctionnelles à satisfaire sur le produit.

Cet article propose une démarche basée sur l’analyse fonctionnelle technique du produit à partir des premières solutions technologiques de conception. La première étape consiste à étudier les contacts souhaités et les contacts non-souhaités entre les composants du mécanisme. Pour chacun d’eux, les fonctions techniques élémentaires supportées par chacune des liaisons sont caractérisées par des CAE (Condition d’Aptitude à l’Emploi) et par des CFG (Condition Fonctionnelle Géométrique) applicables soit directement sur les surfaces ou entre des surfaces de plusieurs composants. La deuxième étape porte plus particulièrement sur l’analyse des flux traversant les liaisons et les composants. La encore, le bon respect des exigences sur les flux se traduit par des CAE qui se caractérisent par des CFG sur les composants ou entre les composants [1].

Pour aider à la recherche des CFG et des CAE, une typologie de fonctions techniques élémentaires est proposée. L’ensemble de cette analyse fine du fonctionnement du mécanisme est capitalisé pas à pas dans un outil appelé TAFT (Tableau d’Analyse Fonctionnelle Technique) [5]. Les CFG sont alors traduites directement en spécifications sur les composants et entre eux, disponibles pour être traitées par des outils de chaînes de cote 3D.


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La démarche proposée est une démarche fortement industrielle qui est appliquée dans l’entreprise Renault sas à la direction de l’ingénierie de la mécanique (DIM). Par ailleurs, et à un niveau moindre, cette démarche a fait l’objet d’enseignement à l’ESCPI/CNAM [2] dans la formation ingénieurs 2000 et à l’IUFM de Créteil dans les formations continue et initiale.

Les échanges entre les différents pôles de compétences ont apportés des évolutions quant à la mise en œuvre de la méthode associée à l’emploi de l’outil : TAFT (tableau d’analyse fonctionnelle technique).

2 Présentation du système.

La maquette numérique de la pompe à eau permet d’analyser le système, figure 1. Nous proposons d’étudier le composant : corps de pompe à eau afin d’illustrer la démarche proposée, figure 2.

Le périmètre de notre étude inclus les composants suivants : les vis entre le carter cylindre et le corps de pompe à eau, joint plat et l’ensemble ARA (Arbre, Roulement et joint, Aube et moyeux de poulie). Les autres composants sont hors de notre périmètre de l’étude, par exemple l’ensemble : carter cylindre et le joint plat de la pompe. Ces derniers composants ne sont pas de la responsabilité du concepteur. Nous allons identifier toutes les conditions fonctionnelles géométriques sur le composant : corps de pompe à eau.

Composant : Nous définissons par le terme composant, un ensemble de

pièces dont l’organisation interne est de la responsabilité d’un fournisseur ou d’une entreprise extérieure. Un composant peut être une pièce (corps de pompe à eau, figure 2), ou un ensemble de pièces (roulement, figure 3).

3 Tableau Analyse Fonctionnelle Technique (TAFT).

3.1 Objectif du TAFT.

L’objectif du tableau d’analyse fonctionnelle technique est de capitaliser la démarche de l’analyse fonctionnelle technique.

L’outil TAFT établi pour chaque composant s’appuie sur la base d’un tableau constitué d’un ensemble de colonnes :

• des fonctions techniques élémentaires FTE.

• des sollicitations du composant en interaction avec le

composant étudié.

Figure 4 : Axes potentiels du TAFT.

AMDEC produit

Spécifications macro et micro

géométriques du composant.

TAFT

Hiérarchisation des caractéristiques

produit / processus. [3].

Figure 3 : Composant « roulement »

Figure 2 : Corps de pompe à eau.

Figure 1 : Système pompe à eau. Maquette numérique de RENAULT sas.

Éléments en contactFonctions techniques

élémentairesComposant 2 Complément Remarques complémentaires

Le composant étudié

Sollicitations Critères d'acceptations

Quoi Combien


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• des critères d’acceptation des fonctions techniques élémentaires.

En fonction des axes de développement, comme l'Analyse des Modes de Défaillance, de leurs Effets et de

leurs Criticités (AMDEC) , ou l’analyse de la Hiérarchisation des Caractéristiques Produit / Processus (HCPP), ou l’analyse des spécifications micro géométriques ou macro géométriques du composant (spécifications GPS), le tableau de base est étendu par l’adjonction de colonnes complémentaires permettant de capitaliser les différentes analyses, figure 4.

Dans la suite de notre développement, nous présentons l’axe : spécifications macro et micro géométriques du composant. La configuration du TAFT peut s’exprimer sous cette forme, figure 5.

En conclusion, ce tableau a pour objectif.

• de traduire les FTE en données pour la cotation fonctionnelle. • de regrouper les fonctions assurées pour chaque composant pour l’ensemble des phases du profil de vie. • de caractériser la gravité pour chaque spécification.

Nous allons recenser dans ce tableau l’ensemble des fonctions techniques élémentaires de contact souhaité ou

non souhaité et les fonctions techniques élémentaires de flux appartenant aux différentes phases du profil de vie du composant.

Figure 5 : TAFT type (Renault sas) [4].

Description des fonctions techniques élémentaires.

Éléments géométriques concernés.

Ce qui permet de valider chaque FTE.

Ce à quoi est soumis le composant.

Spécifier les caractéristiques des

surfaces (GPS).

Classe de gravité de la CAE et de la CFG.

Fonctions techniques

élémentaires

Composant 2

ComplémentRemarques

complémentairesSurf. 1 Surf. 2 Surf. 3 GF Quoi Combien

Quoi(Condition

d'Aptitude à

l'Emploi et

Condition

Fonctionnelle

Géométrique)

Combien(Critère

métier)

CommentModes de

DéfaillanceRep. ECR

Libelléde l'ECR

Classe Quoi Combien HCP

INTERFACE :

Surface1 - - -

2 - - -

Caractéristiques des surfaces

RisquesCritères d'acceptations

COMPOSANT ÉTUDIÉ

Éléments en contact Liaisons - Surfaces Sollicitations

(Composant 1)

Critères d'acceptations

Quoi

(Condition d'Aptitude à l'Emploi et

Condition Fonctionnelle

Géométrique)

Combien

(Critère

métier)

Comment


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3.2 Principe de fonctionnement du TAFT. La mise en œuvre du tableau d’analyse fonctionnelle technique s’effectue durant la réalisation de la démarche

d’analyse fonctionnelle technique. Les colonnes valident chaque étape de la démarche. Il est nécessaire d’associer des outils et des méthodes complémentaires afin d’aider le concepteur produit,

figure 6.

4 Analyse fonctionnelle technique.

Pour illustrer la démarche associée à l’utilisation du tableau d’analyse fonctionnelle technique, nous allons développer l’étude du composant : corps de pompe à eau. L’ensemble de la démarche d’analyse fonctionnelle technique n‘est pas détaillé, mais permet de situer les différentes étapes d’utilisation du TAFT. Toutes les phases du profil de vie ne sont pas développées ; nous détaillerons la phase correspondant au système monté, dans la sous-phase, en fonctionnement.

Le cahier des charges de l’analyse fonctionnelle du besoin est défini. Une proposition de solution du choix des composants est retenue pour le départ de cette analyse.

Dans le périmètre de l’étude attribué au concepteur produit, les composants retenus sont les suivants : • les N x vis, • la vis (centreur), • la vis (locating), • l’ensemble ARA • le corps de pompe à eau.

4.1 Le schéma de flux (bloc diagramme).

Le schéma de flux permet d’identifier toutes les relations des composants entre eux et avec les éléments du milieu d’utilisation dans la phase considérée du profil de vie, figure7.

Ces relations sont représentées graphiquement par des ensembles de traits rectilignes ou courbes.

Schéma de flux Ou

Bloc diagramme

Graphe des contacts élémentaires.

HCP de la démarche HCPP

Méthode associée aux

chaînes de cotes.

Outils associés à la mécanique.

Outils associés à la physique.

Outils associés aux langages normalisés de codification des spécifications (normes

GPS).

Figure 6 : Outils et méthodes complémentaires.


élémentaires

Composant 2

ComplémentRemarques

complémentairesSurf. 1 Surf. 2 Surf. 3 GF Quoi Combien

Quoi(Condition

d'Aptitude à

l'Emploi et

Condition

Fonctionnelle

Géométrique)

Combien(Critère

métier)

CommentModes de


Libelléde l'ECR



RisquesCritères d'acceptations

COMPOSANT ÉTUDIÉ(Composant 1)

Éléments en contact Liaisons - Surfaces Sollicitations

Figure 7 : Schéma de flux- Système monté


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Figure 8 : FTE de contact. [5]

FTE Complément de la FTE

Condition d’existence d’une FTE.

Figure 9 : FTE de flux. [5]

FTE Complément de la FTE

Condition d’existence d’une FTE.

4.2 Les fonctions techniques élémentaires.

Une fonction technique élémentaire est une action d'un composant qui participe à la mise en oeuvre d'un principe de solution constructive du système.

• Les traits rectilignes permettent de caractériser les fonctions techniques élémentaires de contact

souhaité ou non souhaité. Nous dirons qu'un composant assure une fonction technique élémentaire de contact lorsqu'il est en relation géométrique avec un composant ou un Elément du Milieu d'Utilisation, figure 7. Nous allons tout d’abord définir le vocabulaire à utiliser. Pour chaque fonction technique élémentaire de contact (souhaité ou non souhaité), nous utiliserons le vocabulaire du schéma synoptique proposé ci-dessous, figure 8.

• Les traits courbes permettent de caractériser les fonctions techniques élémentaires de flux. Nous dirons qu'un composant assure une fonction technique élémentaire de flux lorsqu'il permet ou s'interpose au parcours d'un flux, figure 7. Pour chaque flux (ou FTE de flux), nous utiliserons le vocabulaire du schéma synoptique proposé ci-dessous , figure 9.


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4.3 Lien entre la surface (ou la collection de surfaces) et la FTE.

Le schéma de flux ou bloc diagramme permet d’identifier toutes les relations entre les composants et les Eléments du Milieu d’Utilisation (EMU).

À un trait rectiligne correspond au moins une FTE de contact entre les différentes surfaces d’un composant avec les autres composants ou les EMU. Cette remarque s’applique aussi aux traits courbes avec les FTE de flux.

Comment identifier les FTE propres à une des surfaces du composant étudié ? À ce niveau de l’étude de l’analyse fonctionnelle technique, des informations sont manquantes. Deux

méthodes sont alors possibles.

La première consiste à analyser une proposition de solution technique du système à partir d’une maquette numérique d’architecture d’avant-projet, complétée par des hypothèses sur la gamme d’assemblage prévisionnelle.

La seconde consiste à utiliser des outils

d’analyse complémentaire, le graphe des contacts élémentaires par exemple. À partir du schéma de flux (figure 7), les composants internes et externes au système sont représentés par un sommet, et chaque contact est représenté par une arête entre deux sommets (figure 10). Pour les besoins de la cotation, les contacts entre deux pièces sont décomposés en contacts élémentaires selon les surfaces élémentaires de type : plan, deux plans parallèles en vis-à-vis, cylindre, … Le graphe correspondant est appelé graphe des contacts élémentaires (figure 11) [7].

La première méthode correspond à des développements de produits d’une même famille, dont la recherche des améliorations en qualité, en coût et en délais conduit à reprendre des solutions techniques existantes afin de les optimiser. Celle-ci est retenue pour le développement de la méthode associée à l’élaboration du TAFT dans le cadre de cette présentation.

La dernière méthode est employée principalement sur des systèmes innovants, où la représentation de la surface par un trait se fait bien après la représentation du graphe des contacts élémentaires. Le tableau d’analyse fonctionnelle technique est réalisé ainsi que les chaînes de côtes. Cette méthode est extrêmement consommatrice de temps.

4.4 Condition d’aptitude à l’emploi, condition fonctionnelle géométrique. Liens avec la condition fonctionnelle et le TNC.

La demande du client exprime une exigence fonctionnelle, la fonction technique élémentaire (cf. 4.2) qui se

traduit sur la surface (ou la collection de surfaces) par une condition d’aptitude à l’emploi. La condition d’aptitude à l’emploi (CAE) est un critère de validation uni-limite sur une grandeur physique

relative à une fonction technique élémentaire. Note 1 : La grandeur physique est un effort, une pression, une fuite, une dureté, une propreté, une

dimension….).

1 2

3

Figure 10. Graphe des contacts (partiel) [6].

1 : Composant : vis (centreur). 2 : Composant : corps de pompe à eau. 3 : Composant : carter cylindre.

Figure 11. Graphe des contacts élémentaires (partiel).

2

1

3

a b c

d

e

e f

g h

f

a b c

d

g h

PL z

PL z

HEz

d


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Note 2 : Toutes les conditions d’aptitudes à l’emploi sont issues des FTE de flux dans l’analyse fonctionnelle technique ; elles sont le lien avec les fonctions de services (d’usages et d’estimes) et les contraintes [8] (fonctions d’adaptations) de l’analyse fonctionnelle du besoin.

Note 3 : Une condition d’aptitude à l’emploi autre que dimensionnelle peut être dérivée en une ou plusieurs

conditions fonctionnelles géométriques. Exemple : niveau de fuite, effort d’arrachement. La condition fonctionnelle géométrique (CFG) est un critère de validation uni-limite ou d’égalité sur une

dimension sur une ou entre deux surfaces terminales liées à une FTE. Elle se traduit par la grandeur géométrique (position, orientation, dimension macro ou micro géométrique) qui

définit le critère de validation. Note 1 : Le critère de contact certain entre deux pièces conduit à un critère de validation d’égalité de distance

égale à zéro. Note 2 : Les fonctions techniques élémentaires de contact souhaité (strict nul, négatif) ou non souhaité (positif)

donnent lieu à des conditions fonctionnelles géométriques. Note 3 : Les surfaces terminales ne sont pas des représentations parfaites. Note 4 : Toutes les spécifications dimensionnelles, géométriques ou d’état de surface sont issues des

conditions fonctionnelles géométriques. Exemples : jeu minimal pour assurer le montage, l’interpénétration minimale de surface pour assurer

l’adhérence. Remarques importantes :

• Une condition d’aptitude à l’emploi n’aboutit pas systématiquement à une condition fonctionnelle géométrique. Il existe des cas où la condition d’aptitude à l’emploi est indépendante des définitions techniques des composants (de la maquette numérique) répondant au système. L’expression des critères se traduit sur le plan par un nota (les critères d’acceptation) (voir le document : annexe TAFT partiel, ligne 38).

• Une condition fonctionnelle géométrique n’est pas systématiquement issue d’une condition

d’aptitude à l’emploi. Il existe des conditions fonctionnelles géométriques issues de l’organisation des surfaces répondant strictement aux contraintes des définitions techniques des composants de la maquette numérique sans prendre en compte les exigences fonctionnelles du système.

• Une spécification géométrique ou dimensionnelle [10] est une condition sur une caractéristique [10]

définie sur un élément ou entre plusieurs éléments géométriques obtenus par des opérations à partir de la peau de la pièce (skin model).

• La caractéristique [10] est une grandeur de type longueur ou angle.

Figure 12 : De la FTE à la spécification [5]

Spécification Spécification

CAE CFG

CFG FTE

de flux de contact

Critère d’acceptation


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La Condition fonctionnelle (ou encore la cote condition [11] ) La condition fonctionnelle est l’expression de l’ensemble des conditions fonctionnelles géométriques portées par les mêmes surfaces terminales [11].

Note 1 : La condition fonctionnelle est bi limite. Elle correspond aux dimensions maxi et mini issues de

l’ensemble des CFG portées par les deux surfaces terminales. CF = { d maxi, d mini} Avec et Note 2 : La condition fonctionnelle est en relation directe avec le TNC (taux de non-conformité) du

composant.

Appliquons à notre système.

Dans le cas d’une FTE de contact : « laisse passer » le composant étudié par rapport au composant au regard, la condition est un jeu mini entre les deux surfaces. La FTE donne directement une CFG.

Dans le cas d’une FTE de flux : « empêche le passage » d’un fluide entre le composant étudié et le composant au regard, la Condition d’Aptitude à l’Emploi est une fuite. Le combien est une valeur maximale (∆Q ≤ 5 litres / heure à 150 mbars, par exemple). La CFG est un écart macro géométrique, par exemple. Remarques :

Toutes les CAE ne découlent pas sur une CFG. Il existe une minorité de FTE de flux qui se traduise par une caractéristique sur la « santé matière », ou la « propreté de la surface », par exemple. La spécification sur la surface, au sens de l’ISO [10] n’a pas de raison d’être, un critère d’acceptation est suffisant pour caractériser la FTE. La structure des colonnes du TAFT s’adresse essentiellement aux spécifications définies par la figure 12.

Prenons par exemple ……..

Pour garantir le serrage du carter de pompe à eau sur le carter cylindre, les FTE suivantes doivent être satisfaites :

Dans le cas de l’interface : carter de pompe à eau / N x vis. (a) Laisse passer radialement, un non-contact radial est souhaité entre la tête de la vis (Nx) et le corps de pompe à eau. (b) Laisse passer radialement, un non-contact radial est souhaité entre le corps de la vis et le trou de passage de vis. (c) Positionne axialement, un contact axial est souhaité entre la tête de la vis et le corps de pompe à eau.

Ces trois fonctions techniques élémentaires sont représentées par un seul trait rectiligne sur le bloc diagramme, figure 13.

Figure 14 : Interface - vis / carter pompe à eau.

Figure 13: Schéma de flux – fonction technique élémentaire. Carter cylindre

(avec le joint plat)

N x Vis

Corps de pompe à eau

Fonction technique élémentaire de contact souhaité. Fonction technique élémentaire de contact non-souhaité.

(a) (b) (c)

CF

moyenne= 1

2(d

maxi+d

mini) IT

calculé= d

maxi- d

mini


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Pour garantir le maintien du corps de pompe à eau sur le carter cylindre, nous devons nous assurer

des conditions fonctionnelles permettant la circulation d’un flux d’effort entre les différents composants, figure 15.

Avec l’esquisse, le dessin d’ensemble, ou la maquette numérique d’étude d’avant-projet (preliminary design

study) [12] et la gamme d’assemblage prévisionnelle, nous cherchons les fonctions techniques élémentaires (FTE) de contact et de non-contact souhaité.

La gamme prévisionnelle d’assemblage permet de définir l’ordre du montage. Notre système se positionne sur le carter cylindre et non l’inverse. Cette dernière remarque permet de faire le choix entre « se positionne » ou « positionne » car les traits courbes ou rectilignes ne sont pas orientés dans la représentation des différentes FTE dans le schéma de flux ou le bloc diagramme.

Les traits pointillés caractérisent les FTE de contacts physico-chimiques. Lorsque les fonctions techniques élémentaires sont identifiées entre les composants du système et avec les

différents éléments du milieu d’utilisation (c’est-à-dire, les composants extérieurs au système), nous traitons les flux.

Les fonctions techniques élémentaires de flux sont

caractérisées par les traits courbes. Par définition, un flux correspond à une quantité d’une grandeur (mécanique, électrique, …) parcourant pendant une unité de temps une aire donnée.

Les flux de service sont issus de l’analyse fonctionnelle du besoin dans la phase considérée ;

Les flux de conception caractérisent l’organisation des composants à l’intérieur du système.

Comment faire pour étudier un composant du système ? Nous allons donc isoler chaque composant afin d’analyser

les fonctions techniques élémentaires de contact et les flux en relation avec ce composant.

Exemple :

Pour le composant du système : corps de pompe à eau, nous obtenons le schéma de flux suivant (ou le bloc diagramme), figure 17.

Figure 17 : Schéma de flux – carter de pompe à eau.

Figure 16 : Maintien du carter de pompe à eau.

Nous avons un flux d’effort

entre les différents

composants et l’élément du

milieu d’utilisation.

Figure 15 : Un trait courbe – flux d’effort issu de la contrainte C 2.

Carter cylindre (avec le joint plat)

N x Vis

Corps de pompe à eau


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4.5 Liens entre le schéma de flux et le TAFT.

Remarque : Les données d’entrées permettant de remplir le TAFT sont : le schéma de flux (ou le bloc diagramme), la maquette numérique d’étude d’avant-projet et la gamme prévisionnelle d’assemblage.

Comment exprimer les FTE de flux et de contact dans le TAFT, figure 17 ?.

À partir du vocabulaire défini pour les FTE(cf 4.2 FTE), la méthodologie consiste à recenser les fonctions

techniques élémentaires de contact et de flux dans les premières colonnes. Le tableau est structuré verticalement, de façon à analyser les surfaces du composant étudié en relation avec

chaque interface, figure 17.

Les premières colonnes du tableau sont remplies en

prenant en compte les interfaces, puis chaque surface du composant étudié.

Éléments en contact



Carter pompe à eauSeule sans le composant ARA.

(TAFT partiel)

INTERFACE : CARTER CYLINDRE (avec le joint plat).

Surface d'appui plan (Réf. A).

1

Type

I

SE POSITIONNE SUR

Carter cylindre axialement

La fonction technique permet de caractériser

la qualité de la mise en position du corps de

pompe à eau sur le carter cylindre (contact

fixe)[9]. L'élément de référence primaire "A"

est la surface réputée plane. La référence

spécifiée"A" est un plan.

Figure 18 : Structure verticale du TAFT.

Figure 19 : Liens entre le schéma de flux et les premières colonnes du TAFT – FTE de contact

souhaité ou non souhaité.

FTE Complément

de la FTE


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Pour chaque flux (ou fonction technique

élémentaire de flux), nous reprenons le vocabulaire défini (cf. 4.2 FTE)

En reprenant une partie du schéma de flux, le trait courbe reliant l’EMU : corps au composant : N x vis se scinde en trois parties.

entre le carter cylindre et le carter de pompe à eau (lignes 2 et 3, figure 21).

entre les N x vis et le corps de

pompe à eau, (ligne 35, figure 21). et

dans le composant : corps de pompe à eau, (ligne 34, figure 21).

Chaque partie fait l’objet d’au moins une

FTE de flux.

4.6 Tableau d’analyse fonctionnelle

technique.

Nous allons recenser l’ensemble des fonctions élémentaires de contact et de flux dans les premières colonnes du TAFT.

4.6.1 Éléments géométriques concernés. Comment définir les types de surfaces ?. À partir de notre esquisse graphique du couvercle, nous identifions les différents types de surfaces avec la

terminologie suivante : cylindre, plan, surface de forme quelconque, surface hélicoïdale ou cône. • Liaison. Parmi les surfaces, certaines permettent de " positionner " ou de "guider" le composant. Ces surfaces

particulières, ensemble, jouent le même rôle fonctionnel, celui de créer la liaison. Elles définissent ensemble un groupe fonctionnel. Comment déterminer ces surfaces particulières qui permettent de mettre en position le composant ?.

Nous devons rechercher les surfaces qui correspondent aux fonctions techniques élémentaires "se positionne sur" ou "se guide sur". Ces surfaces définiront le groupe fonctionnel de mise en position de ce composant sur son support, dans une phase donnée.

Éléments en contact




(TAFT partiel)



1

Typ

e I

SE POSITIONNE SUR


2 TRANSMET Carter cylindre une pression

La fonction technique permet de caractériser la répartition homogène de la pression issue des écarts macro géométrique.

3EMPÊCHE LE

PASSAGECarter cylindre

avec la pâte à jointdu fluide.

La fonction technique permet de caractériser l'étanchéité statique de la liaison issue des écarts micro géométrique.

Surface quelconque, profil extérieur de la face A

Fin de l'analyse fonctionnelle technique de l' INTERFACE : CARTER CYLINDRE (avec le joint plat).

INTERFACE : VIS DE CENTRAGE.

INTERFACE : VIS ANTI-ROTATION.

INTERFACE : Nx VIS

Cylindre (trou de passage de vis)

Surface quelconque au regard de la tête de vis.

Appui plan sous tête de vis

31

Typ

e I

POSITIONNE la vis axialement

32 POSITIONNE la vis axialement33 POSITIONNE la vis axialement

34 RÉSISTE À lui-même une pression

La fonction technique permet de caractériser l'épaisseur mini entre le plan d'appui sous tête de vis et le plan "A" interface avec le carter cylindre due aux sollicitations mécaniques et à la nature du matériau.

35 EXERCE SUR la vis une pression

La fonction technique permet de caractériser la qualité de contact de l'embase ( contact sous tête de vis, défaut d'orientation) par rapport à la face d'appui de carter de pompe à eau sur le carter cylindre.

3637

Figure 20 : Liens entre le schéma de flux et les premières colonnes du TAFT – FTE de flux

FTE Complément de

la FTE

Figure 21 : Premières colonnes du TAFT – FTE de flux


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• Surface. Pour les fonctions techniques élémentaires, autres que "se positionne" et "se guide", les surfaces se trouvent

dans la première colonne : surface 1 de la colonne : liaisons / surfaces.

4.6.2 Ce à quoi est soumis le composant. Les colonnes «sollicitations» du T.A.F.T. permettent de définir les actions physiques auxquelles est soumis le

composant. Les lignes correspondent strictement à des fonctions techniques élémentaires de flux. Ce bloc comporte deux colonnes : • La colonne quoi contient la ou les grandeurs physiques qui définissent les contraintes imposées à chaque

fonction élémentaire. Pour les décrire, nous pouvons faire appel à un document de référence (ex.: note de calcul, note d'essai).

• La colonne combien fixe la valeur ou le domaine, limite de ces grandeurs.

Figure 22 : Colonne - Liaisons -surfaces

Figure 23 : Colonne - Sollicitations

Éléments en contact Liaisons - SurfacesFonctions techniques

élémentairesComposant 2 Complément Remarques complémentaires Surf. 1 Surf. 2 Surf. 3 GF


(TAFT partiel)



1 Typ

e I

SE POSITIONNE SUR


La fonction technique permet de caractériser la qualité de la mise en position du corps de pompe à eau sur le carter cylindre (contact fixe)[9]. L'élément de référence primaire "A" est la surface réputée plane. La référence spécifiée"A" est un plan.

Plan I

INTERFACE : VIS DE CENTRAGE.

Cylindre ( centreur du SRMP) (Réfe B)

8

Typ

e I

SE POSITIONNE SUR

la vis radialement

La fonction technique permet de caractériser la qualité de la mise en position radiale du carter de pompe à eau (contacte flottant [9]). L'élément de référence secondaire est l'alésage B. La référence spécifiée "B" est la droite de la surface géométrique associée à l'élément de référence "B"(élément dérivé directement associé) .

Cylindre I

INTERFACE : VIS ANTI-ROTATION.

Biplan (anti-rotation du SRMP) (Réf. C)

17

Typ

e I

SE POSITIONNE SUR

la vis angulairement

La fonction technique permet de caractériser la qualité de la mise en position angulaire du carter de pompe à eau dans le plan "A "(contacte flottant [9]). Les deux surfaces planes sont l'élément de référence C. La référence spécifiée C un plan médian contraint en orientation mais aussi en position par rapport à la référence spécifiée "B" (élément dérivé directement associé). Attention. À PRÉCISER dans un nota : La référence spécifiée "C" est contraint en position par rapport à la référence spécifiée "B" (la norme ISO 5459 précise que seule l'orientation contraint les références secondaire et tertiaire).

Biplan I

Éléments en contact Liaisons - Surfaces Sollicitations Critères d'acceptations


élémentairesComposant 2 Complément Remarques complémentaires Surf. 1 Surf. 2 Surf. 3 GF Quoi Combien


(TAFT partiel)




La fonction technique permet de

caractériser la répartition homogène de la

pression issue des écarts macro

géométrique.

Plan Couple de serrage des vis

de fixation (Nm)

préconiser M8

25 Nm

classe M


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4.6.3 Ce qui permet de valider chaque fonction. Les colonnes «critères d’acceptation» permettent d’indiquer face à ces sollicitations une grandeur physique à

ne pas dépasser pour pouvoir valider la fonction technique élémentaire (valeur limite de contrainte, de fréquence propre, de déformation, de dépassement, etc...) qui pourra être évaluée par un calcul de simulation en l’absence de prototype physique.

Ce bloc comporte trois colonnes • La colonne quoi : (CAE – CFG ) contient la ou les grandeurs physiques qui définissent les critères de

validation. Pour les décrire, nous pouvons utiliser un document existant (ex.: norme, cahier des charges, modèle de chaîne de cotes, procédure de calcul ou d'essai).

• La colonne combien fixe la valeur ou le domaine, limite de ces grandeurs. • La colonne comment précise les moyens ou la procédure de validation de la condition.

Pour les FTE de contact, la colonne « quoi » contient une CFG qui se traduit soit par :

Une grandeur géométrique (ligne 1, figure 24) appartenant à des « chaînes de cotes » impliquant

d’autres CAE ou CFG. Il faut donc rechercher l’ensemble des FTE de non-contact souhaité afin d’analyser la plus sévère pour notre CFG étudiée. La colonne « combien » identifie la CAE ou la CFG la plus sévère. La colonne « comment » précise le moyen, la « chaîne de cotes », en recherchant l’ensemble des chaînes de cotes où notre CFG intervient comme une grandeur géométrique d’une autre CFG.

Un jeu mini (ligne 4, figure 24), lorsque la FTE de contact exprime un « laisse passer », soit un non-

contact souhaité. La colonne « combien » fixe la valeur limite de la grandeur du « jeu mini ». La colonne « comment » précise le moyen : « la chaîne de cotes » qui permet de transférer la CFG sur l’ensemble des composants afin d’en assurer leur interchangeabilité. L’état de l’art dans ce domaine fait apparaître plusieurs approches : variationnelle (unidirectionnelle [13], ou tridimensionnelle [14]), par zone enveloppe [15], structurelle [16]. Nous retiendrons ici l’approche par enveloppe. Le traitement de la chaîne de cotes doit être précisé, différents modèles sont possibles [17] : arithmétique, quadratique, semi quadratique, probabiliste, semi probabiliste et inertiel [18] . Nous retiendrons par défaut le modèle arithmétique avec un regard néanmoins sur le modèle probabiliste uniforme lorsque le nombre de maillons sera supérieur à 5.

Figure 24 : Colonne - Critères d’acceptation.

Éléments en contact Liaisons - Surfaces Critères d'acceptations



Quoi(Condition d'Aptitude à l'Emploi et Condition

Fonctionnelle Géométrique)

Combien(Critère métier)

Comment


(TAFT partiel)



1

Typ

e I

SE POSITIONNE SUR



Plan I La condition fonctionnelle géométrique impacte sur d'autres conditions d'aptitude à l'emploi. Il faut rechercher l'ensemble des CAEs impactée par cette condition fonctionnelle géométrique (CFG).

La CFG impactée par la CAE la plus

restrictive.

(CHAINE DE COTES issue des autres chaînes de

cotes)



Plan Effort maxiEcart macro géométrique

Voir responsable système : étanchéité

statique;

ESSAI

3EMPÊCHE LE




Plan Fuite Ecart micro géométrique

Voir CDC de la bride

ESSAI


4 Typ

e I

LAISSE PASSER Environnement axialement

La fonction technique permet de caractériser la non interférence entre l'environnement et le contour du carter de pompe à eau.

SFQ jeu mini / environnement J>0 CHAINE DE COTES


Juin 2006 14

Exemple : L’exemple de la pièce A.

La CFG issue de la FTE de contact non souhaité (ligne 2,

figure 26) dépend en partie de la qualité de la mise en position issue de la FTE de contact souhaité (ligne 1, figure 26). La colonne « quoi » du critère d’acceptation indique qu’il faut identifier toutes les CFG (comme la ligne 2 de notre exemple) qui sont impactées par la CFG de la ligne 1 (figure 26).

Pour les FTE de flux, la colonne « quoi » contient une

CAE. Elle se traduit par la ou les grandeurs physiques (effort, pression, fuite, dureté, propreté) qui définissent les critères de validation.

Deux cas sont alors possibles.

Soit la CAE amène une CFG. Soit la CAE reste seule dans cette colonne pour la

FTE de flux considérée. La CAE amène une CFG. La FTE de flux, « transmet à » (ligne 2, figure 24). La colonne « quoi » du critère

d’acceptation définie la grandeur physique (effort maxi) de la CAE et la grandeur géométrique (écart macro géométrique) de la CFG qui en découle. La colonne « combien » fixe la valeur ou le domaine, limite de ces grandeurs. La colonne « comment », précise les moyens ou la procédure de validation de la condition.

Un autre exemple issu de la ligne 3 de la figure 24. La FTE de flux est un « empêche le passage ». La colonne « quoi » du critère d’acceptation définie la grandeur physique (fuite) de la CAE et la grandeur géométrique (écart micro géométrique) de la CFG qui en découle.

La CAE reste seule dans cette colonne. La FTE de flux est un « empêche le passage » en lui-même d’un fluide

exempte de toute silice, issue du procédé d’obtention du brut, dans la phase : système seul, du profil de vie du

Figure 25 : FTE de contact (pièce A).

Figure 27 : Impacte d’une FTE de contact souhaité sur un FTE de non-contact souhaité.

Éléments en contact Liaisons - Surfaces Critères d'acceptations



Quoi(Condition d'Aptitude à l'Emploi

et Condition Fonctionnelle

Géométrique)

Combien(Critère

métier)

Comment

PIÈCE A

INTERFACE : PIÈCE B


1SE POSITIONNE

SURla pièce B axialement


caractériser la qualité de la mise en

position de la pièce A sur la pièce B

(contact fixe)[9]. L'élément de référence

primaire "A" est la surface réputée plane.

La référence spécifiée"A" est un plan.

Plan I La condition fonctionnelle géométrique

impacte sur d'autres conditions

d'aptitude à l'emploi.

Il faut rechercher l'ensemble des CAEs

impactée par cette condition

fonctionnelle géométrique (CFG)

La CFG

impactée par la

CAE la plus

restrictive.

(CHAINE DE COTES issue des autres chaînes

de cotes)


2 LAISSE PASSER la pièce B axialement


caractériser la non interférence entre la

pièce A et la pièce B

Plan jeu mini entre la pièce A et la pièce B J>0 CHAINE DE COTES

Figure 26 : Colonne - Critères d’acceptation pour la pièce A

Plan 2

Plan 1


Juin 2006 15

composant étudié, par exemple. La colonne « quoi » du critère d’acceptation définit la grandeur physique (la propreté) de la CAE. Il n’a pas lieu, ici, de définir une CFG, donnant lieu à une spécification [10].

4.6.4 Classe de gravité de la CAE et de la CFG.

Cette démarche a pour but d’évaluer le risque de non-conformités pour le client final, des CAE et des CFG à partir des dispersions de production simulées ou constatées, sur les maillons des chaînes de cotes et d’assurer le rebouclage avec l’analyse fonctionnelle technique [19]. Elle s’intègre dans une méthode prévisionnelle, la hiérarchisation des caractéristiques produit processus (HCPP)[3], ayant pour finalité l’identification et le traitement des risques. L’HCPP permet d’optimiser la conception produit processus (figure 28) et de mettre en place un plan de surveillance afin de garantir la robustesse du processus et la maîtrise de la conformité du produit (figure 29).

Nous ne traitons qu’une partie de la méthode de l’HCPP, la

gravité des FTE. Nous traiterons donc, dans les colonnes du TAFT, la hiérarchisation des caractéristiques produit (HCP).

Ce bloc comporte quatre colonnes (figure 30) :

• La colonne mode de défaillance contient le résultat vu par le client lorsque la CAE et la CFG ne sont pas respectées.

• La colonne Repère de l’EC (effet client) contient le

numéro du libellé correspondant à l’effet client regroupé (ECR) identifié (figure 32) pour une expertise métier (moteur, par exemple ou encore boîte de vitesses).

• La colonne Libellé de l’ECR (effet client regroupé)

contient la défaillance identifiée lors du non respect de la CAE ou de la CFG pour une expertise métier donnée.

Figure 29 : Évolution de la criticité prévisionnelle.[21]

Gravité

Faisabilité

Criticité

Figure 28 : Processus d’ingénierie simultanée.[20]


Juin 2006 16

La colonne classe de gravité contient le poids de la gravité. La classification de la gravité est donnée en fonction de l’effet client ressenti dans une expertise métier

identifié. Pour une FTE de contact, seule la FTE de non-contact souhaité fait l’objet d’une étude de risques pour la CFG

considérée. En effet, (hormis les cas des FTE : « se guide » ou « se positionne », dans le cas d’un assemblage flottant [9],

voir la remarque suivante,) pour toutes les autres FTE de contact souhaité, nous précisons qu’il faut rechercher l’ensemble des CFG (issues de jeu ou issues de CAE) qui sont impactées par la CFG. La gravité de la CFG la plus sévère impacte sur la gravité de la CFG étudiée.

Remarque : Lorsqu’une FTE de contact souhaité appliquée à un assemblage flottant [9] est de type : « se

guide » ou « se positionne », il est nécessaire de prendre en compte l’aspect dimensionnel de la liaison afin de traiter le risque.

Pour les FTE de flux, l’ensemble des CAE fait l’objet d’une étude de risques. Affecter aux FTE, la classe de gravité est définie suivant quatre classes (1 à 4) [21] et un indice de sécurité (S).

1 S : Défaut pouvant affecter la sécurité.

2 : Défaut justifiant une intervention avant la révision standard

4 : Anomalie, perçue par le client, mais généralement tolérée par lui ?

1 : Défaut ou panne interdisant l’utilisation du véhicule.

3 : Défaut ne justifiant, pas pour le client, la réparation avant la révision standard et de réparation difficile.

Figure 30 : Colonne - Risques

Éléments en contact Liaisons - Surfaces RisquesCaractéristiques

des surfaces



Modes de Défaillance

Rep. ECR

Libellé de l'ECR

Classe


(TAFT partiel)



1

Typ

e I

SE POSITIONNE SUR



Plan I À documenter à partir de la gravité la plus contraignante issue des autres CFG. - - -



Plan Risque de perte de tension dans les vis. Perte d'une vis et risque de déplacement de la pompe entrainant un contact de la roue à aube avec le carter cylindre.

2INCIDENT

IMMOBILISANT1

3EMPÊCHE LE




Plan Risque de fuite

7FUITE EAU (sans

incident méca. direct)2


4 Typ

e I

LAISSE PASSER Environnement axialement

La fonction technique permet de caractériser la non-interférence entre l'environnement et le contour du carter de pompe à eau.

SFQ Risque de contact générant du bruit

14BRUIT ANORMAL (sans incident méca.

direct)3


Juin 2006 17

La FTE de flux : « transmet à » permet de caractériser la circulation d’un flux d’effort entre les différents

composants : vis, carter cylindre et corps de pompe à eau. Un écart macro géométrique de l’appui plan du carter de pompe à eau apporte une déformation de la surface

sous la pression. Une partie du couple de serrage passe dans la déformation de la surface. Le risque identifié est une perte de tension, générant par la suite, une perte de la vis et donc une perte de la pompe à eau. Cet incident est classifié comme un incident immobilisant dont la classe de gravité est 1.

Lorsque nous analysons le tableau (figure 29), nous notons quatre classe de gravité, le nombre peu changer

suivant les domaines d’expertises de l’activité et des entreprises, Schneider Electric [21], Nissan [23] par exemple.

4.6.5 Spécifier les caractéristiques des surfaces (GPS) Nous devons exprimer les caractéristiques géométriques et physiques imposées aux surfaces du composant

étudié pour répondre aux sollicitations considérées dans chaque fonction élémentaire Ce bloc comporte trois colonnes : • La colonne quoi contient les caractéristiques limites spécifiées. • La colonne combien fixe la valeur ou le domaine limite de ces caractéristiques. • La colonne HCP contient la gravité de la spécification.

Nous allons retrouver les spécifications géométriques du produit (GPS) qui s’expriment sur le dessin de définition du composant par l’emploi des normes ISO de tolèrancement.

Pour la FTE de contact non souhaité : « laisse passer », la CFG est un jeu mini entre le carter de pompe à eau

et l’environnement. Le risque identifié est un « bruit anormal », dont la gravité est 3. Par défaut, la spécification portée par le composant a le même indice de gravité, c’est-à-dire 3 (voir figure 30).

Nous constatons que dans la colonne HCP, la gravité est 4, figure 31. Qu’est-ce qui génère ce déclassement de la gravité ? Le déclassement de la gravité issue d’une spécification appartenant à une CFG découle d’une procédure qui

permet de prendre en compte le poids de chaque spécification appartenant à la CFG. Une règle en application est l’augmentation d’un écart type de l’intervalle de tolérance (IT) ou de la tolérance.

Figure 31 : Colonne - Caractéristiques des surfaces.

Éléments en contact Liaisons - Surfaces


élémentairesComposant 2 Complément Remarques complémentaires Surf. 1 Surf. 2 Surf. 3 GF Quoi Combien HCP


(TAFT partiel)



1

Typ

e I

SE POSITIONNE SUR



Plan I Planéité | t | 0,4 3

2 TRANSMET Carter cylindre une pressionLa fonction technique permet de caractériser la répartition homogène de la pression issue des écarts macro géométrique.

Plan Planéité | t | zone restreinte

0,2 2

3EMPÊCHE LE




Plan Rugosité de type REtanchéité Statiqueassemblage fixe avec contrainte

16ESAC

2


4

Typ

e I

LAISSE PASSER Environnement axialementLa fonction technique permet de caractériser la non-interférence entre l'environnement et le contour du carter de pompe à eau.

SFQ Profil d'une surface | t | A | B |C | 2 4



Juin 2006 18

Appliquer à notre cas, nous regardons qu’elle est l’incidence sur la CFG dont le jeu mini est de 3 mm lorsque la valeur de la tolérance de la spécification sur le carter de pompe à eau augmente d’un écart type, soit de l’IT/3.

L’IT de la spécification est de 2, l’augmentation de cet IT d’un écart type intervient sur le maillon de la chaîne de cotes d’un demi écart type, soit une augmentation de 0,16. Le jeu mini de la CFG passe de 3 mm à 2,84 mm. L’impact de ce maillon sur la CFG est faible, nous pouvons dégrader la gravité. Soit une gravité de 4.

Remarque importante : La gravité permet d’identifier les spécifications à risque. La tolérance seule n’est pas

un indicateur suffisant. Reprenons l’exemple de la pièce A.

La FTE de contact non souhaité permet d’identifier une

CFG, un jeu mini. L’expression de la chaîne de cotes est : Jeu mini = TEDB-TEDA- 1/2x(t2 + t4) - inf (t1, t3) Remarque : La TED est l’acronyme en langue anglaise de

dimension théorique exacte. La colonne « combien » du critère d’acceptation précise

critère métier, soit un jeu mini > 0. Le risque de défaillance pour le non-respect de cette CFG

identifié est un « bruit anormal », dont la valeur de la gravité est 3.

La tolérance de la spécification de localisation est de 1 mm,

ligne 2 de la figure 32. Pouvons-nous dégrader la gravité d’indice 3 par défaut

(identique à la gravité de la CFG) associée à la spécification de localisation ?

Appliquons le principe de l’augmentation de la tolérance d’un écart type. La valeur de t2 augmente de 33%

ayant pour conséquence de créer un jeu négatif pour la CFG. Dès lors, nous ne pouvons pas dégrader la gravité de la spécification, elle reste à 3 (ligne 2, figure 32 et figure 33).

Figure 32 : TAFT partiel de la pièce A

Figure 33 : Spécifications de la pièce A

Figure 34 : Spécifications de la pièce B (Hypothèses de départ)

Éléments en contact Liaisons - Surfaces Risques



Modes de Défaillance

Rep. ECRLibellé

de l'ECRClasse Quoi Combien HCP

PIÈCE A

INTERFACE : PIÈCE B


1SE POSITIONNE

SURla pièce B axialement



position de la pièce A sur la pièce B

(contact fixe)[9]. L'élément de référence

primaire "A" est la surface réputée plane.

La référence spécifiée"A" est un plan.

Plan I À documenter à partir de la

gravité la plus contraignante issue

des autres CFG.- - -

Planéité | t | 0,4 3


2 LAISSE PASSER la pièce B axialement


caractériser la non interférence entre

l'environnement et le contour du carter de

pompe à eau.

Plan Risque de contact générant du

bruit.14

BRUIT ANORMAL (sans

incident méca. direct)3

Localisation | t | A

|

1 3



Juin 2006 19

4.6.6 Synthèse du tableau d’analyse fonctionnelle technique du carter de pompe à eau. Le tableau d’analyse fonctionnelle technique du corps de pompe à eau doit recenser l’ensemble des phases du

profil de vie du composant. La phase traitée, voir figure 7, est celle du système monté (phase en utilisation).

5 Stratégie de capitalisation.

Le tableau d’analyse fonctionnelle technique est un outil permettant de capitaliser l’ensemble des réflexions tout au long de l’analyse fonctionnelle technique du composant appartenant au système étudié. Il permet à chaque étape de se poser une question élémentaire pour finir par la spécification [10] des surfaces ou vers la description des critères d’acceptation de la condition d’aptitude à l’emploi sous forme d’un nota additionnel spécifié au plan.

Au-delà de la capitalisation d’une analyse fonctionnelle d’un composant, l’approche proposée permet

d’étendre cette analyse aux applications métier au niveau du produit, du matériau, et du procédé (PMP). En effet pour un système : pompe à eau, la définition du corps de la pompe peut être différent suivant le type

de moteur et le type de matériaux. Le périmètre étant identique, seule la réponse des surfaces du composant étudié change.

Éléments en contact Liaisons - Surfaces Sollicitations Critères d'acceptations RisquesCaractéristiques

des surfaces


élémentairesComposant 2 Complément Remarques complémentaires Surf. 1 Surf. 2 Surf. 3 GF Quoi Combien

Quoi(Condition d'Aptitude à l'Emploi et

Condition Fonctionnelle

Géométrique)

Combien(Critère

métier)

CommentModes de


Libellé de l'ECR



(TAFT partiel)



1

Type

I

SE POSITIONN

E SURCarter cylindre axialement



position du corps de pompe à eau sur

le carter cylindre (contact fixe)[9].

L'élément de référence primaire "A"

est la surface réputée plane. La

référence spécifiée"A" est un plan.

Plan I La condition fonctionnelle géométrique

impacte sur d'autres conditions d'aptitude à

l'emploi.

Il faut rechercher l'ensemble des CAEs

impactée par cette condition fonctionnelle

géométrique (CFG)

(la CFG est un jeu maxi dans la liaison)

La CFG

impactée par la

CAE la plus

restrictive.

(CHAINE DE COTES issue

des autres chaînes de

cotes)

À documenter à partir de la

gravité la plus contraignante issue

des autres CFG.

- - -

Planéité | t | 0,4 3

2TRANSMET

AUCarter cylindre une pression


caractériser la répartition homogène

de la pression issue des écarts macro

géométrique.

Plan Couple de serrage

des vis de fixation

(Nm) préconiser M8

25 Nm

classe M

Effort maxi

Ecart macro géométrique

Voir responsable

système : étanchéité statique;

ESSAI Risque de perte de tension dans les

vis. Perte d'une vis et risque de

déplacement de la pompe entrainant

un contact de la roue à aube avec le

carter cylindre.

2

INCIDENT

IMMOBILISA

NT

1

Planéité | t |

zone restreinte

0,2 2

De la fonction technique élémentaire (FTE) identifiée dans l’analyse

fonctionnelle technique

À la spécification macro géométrique et micro géométrique associée à la surface fonctionnelle du composant

Figure 35 : Synthèse du TAFT


Juin 2006 20

Reprenons notre exemple. Les fonctions techniques élémentaires sont identifiées pour la surface : appui plan

en interface avec le carter cylindre. Cet ensemble de fonction définit une Entité Fonctionnelle Technique Elémentaire (EFTE). Pour chaque application, en fonction du matériau, les entités fonctionnelles techniques élémentaires sont caractérisées.

Lors de la conception d’un produit similaire pour une nouvelle application, il est possible d’exploiter l’entité

fonctionnelle technique élémentaire déjà capitalisée (figure 36).

6 Conclusion.

La démarche basée sur l’analyse fonctionnelle technique du produit à partir des premières solutions techniques de conception s’appuie sur deux outils, le schéma de flux (ou bloc diagramme) et le tableau d’analyse fonctionnelle technique.

Le premier outil permet d’étudier l’organisation interne des composants et d’identifier les fonctions techniques élémentaires de flux et de contacts. Ce schéma de flux relie chaque composant entre eux ou avec un des éléments du milieu d’utilisation. Cette remarque appelle l’observation suivante. À un trait rectiligne correspond au moins une FTE de contact. Pour observer des conditions locales des surfaces d’un même composant en relation avec la FTE, le schéma de flux reste trop grossier. L’utilisation d’un modèle comme le graphe des contacts élémentaires ou la maquette numérique d’étude d’avant-projet (preliminary design study) [12] permettent de répondre à cette question. Par ailleurs, nous constatons que le schéma de flux ne considère pas l’ordre de montage des composants ; les traits rectilignes ne sont pas orientés, ils ne permettent pas de faire le choix entre « se guide » ou « guide » et « se positionne » ou « positionne ». Il est nécessaire de définir une gamme d’assemblage prévisionnelle pour répondre à cette question.

APPLICATIONS

Composant(s)Corps de pompe

ALU

Corps de pompe

PLAST

Corps de pompe

ALU

Corps de pompe

PLAST

Corps de pompe

ALU

Corps de pompe

PLAST

INTERFACE :

CARTER

CYLINDRE (avec

le joint plat).

Type alu Surface d'appui plan (Réf. A).

Surface quelconque, profil extérieur de la

face A

Type plastique Surface d'appui plan (Réf. A).

Surface quelconque, profil extérieur de la

face A

INTERFACE :

VIS DE

CENTRAGE.

Type alu Cylindre ( centreur du SRMP) (Réf B)

Surface quelconque au regard de la tête

de vis.

MPI SURAL GDI ATMOMPI ATMO

Figure 36 : Matrice des applications - Approche transversale des TAFT.

Entité Fonctionnelle

Technique Elémentaire.

Les lignes 1 à 3 du TAFT pour la surface : appui plan (Réf. A).

Document : annexe (TAFT partiel)

Application pour un moteur à injection essence et

turbocompressé.

Matériaux (et les procédés)

pour le composant.

Colonne des interfaces en regard du composant

étudié.

Colonne des surfaces du composant étudié.

Démarche : Produit - Matériau - Procédé

D

ém

arc

he : P

roduit


Juin 2006 21

Le deuxième outil, le tableau d’analyse fonctionnelle technique est la conclusion de l’ensemble de la démarche d’analyse fonctionnelle. C’est dans la colonne « CAE-CFG » que le concepteur fait apparaître les critères de validation que devra satisfaire le composant pour que chaque FTE soit correctement assurée. C’est ici que naissent les entrées des chaînes de cotes. Ce tableau se construit étape par étape durant l’étude et fait appel à des outils complémentaires comme les chaînes de cotes, par exemple. Il est important de rappeler le rôle des conditions d’aptitudes à l’emploi et des conditions fonctionnelles géométriques. La CFG gère principalement les relations géométriques des surfaces d’un composant avec lui-même et avec les surfaces des autres composants exprimant ainsi l’organisation des surfaces pour une définition technique de la solution retenue pour le système. La condition d’aptitude à l’emploi est un lien entre la CFG et les fonctions de service (d’usage ou d’estime), ou les contraintes (les fonctions d’adaptation) issues de l’analyse fonctionnelle du besoin. Elles expriment la continuité du besoin dans l’expression de la solution technique.

La dernière colonne, qui porte sur les caractéristiques des surfaces du composant étudié, fait apparaître l’utilité d’un langage normalisé (ISO GPS) ou de nom pour exprimer de manière univoque les spécifications [10]. Les lignes de ce tableau témoignent du rôle fonctionnel du composant au sein du système tout au long du profil de vie.

7 Bibliographie. [1] CHARPENTIER F. – « Analyse fonctionnelle, quels outils ? », Technologie et formation N°117 pp 10-15 et

N°118, pp 24-35, (janvier 05 / mars 05). [2] CHARPENTIER F. – « Module d’analyse fonctionnelle – Projets, démarche de conception des produit en

CAO et dimensionnement », cours de 3e année, à l’ESCPI/CNAM dans la formation ingénieurs 2000, (1999).

[3] NF XP E 04-009, 03 – « Norme expérimentale - Spécification géométrique des produits (GPS) – Hiérarchisation des caractéristiques produit-processus » , AFNOR, (2003).

[4] RENAULT SAS – « cours de formation -PROCAR : Processus de caractérisation de la géométrie d’une pièce », version 3. 0, (1999).

[5] CHARPENTIER F., MATHIEU L. – « Analyse fonctionnelle, une solution pour la recherche des conditions fonctionnelles géométriques », acte de la journée thématique AIP-PRIMECA sur le tolérancement, du 23 septembre 2005 à l’ENS de Cachan.

[6] BALLU A., TEISSANDIER D., MATHIEU L. – « Cotation à l’aide des graphes le long du cycle de conception », acte de la journée thématique AIP-PRIMECA sur le tolérancement, du 23 septembre 2005 à l’ENS de Cachan.

[7] BALLU A., MATHIEU L. – « Méthode de choix des spécifications fonctionnelles par des graphes », Technologies et formations, n°84, pp12-19, (1999).

[8] NF X 50 151, 91 – «Analyse de la valeur, analyse fonctionnelle » AFNOR, (1991). [9] DANTAN J. Y. – « Synthèse des spécifications géométriques : modélisation par Calibre à Mobilités

Internes », thèse doctorale de l’université de Bordeaux 1, (juillet 2000). [10] ISO 17 450-1, 05 – « Spécification géométrique des produits – Concepts généraux- Partie 1 : Modèle pour

la spécification et la vérification géométrique », AFNOR, (2005). [11] NF E 04 550, 83 – «Dessins techniques- cotation et tolérancement fonctionnels» AFNOR, (1983). [12] NF X 50 106-1, 93 – « Management de projet –Terminologie dans les contrats d’ingénierie industrielle., »

AFNOR, (1993). [13] CHASE K.W., GREENWOOD W.H. , « Design issues in mechanical tolerance analysis », ASME Annual Seminar, Boston, USA, pp.11-26, (1987). [14] GIORDANO M., DURET D., « Clearence space and deviation space, application to three-dimensional chain of dimensions and positions », CIRP Seminar on Computer Aided Tolerancing, ENS Cachan, (May 1993) . [15] ANSELMETTI B. – « Tolerancing method for function and manufacturing » ; In: Proc. Of ILCE 95; Paris; France; (Fevruary 1-3; 1995). [16] CLEMENT A., RIVIERE A., SERREE P., « A Declarative Information Model for Functional Requirements », Proceedings of 4th CIRP Seminar on Computer Aided Tolerancing, Tokyo, pp. 1-29, (1995).


Juin 2006 22

[17] ANSELMETTI B. – « Méthode de cotation fonctionnelle », volume 2, Éditions HERMES – LAVOISIER, (2003).

[18] PILLET M. - Inertial tolerancing in the case of assembled products, Recent advances in integrated design and manufacturing in mechanical engineering, No. ISBN 1-4020-1163-6, 2003, pp. 85-94,

[19] CHARPENTIER F., CHEP A. – « GPS ou un processus d’ingénierie simultanée », cours de 2e année IUFM, (2003).

[20] CHARPENTIER F., CHEP A., FERNANDEZ B. – « Influence des normes GPS sur l’élaboration des documents de fabrication », séminaire national de Levallois-Perret (4, 5 et 6 décembre 2000).

[21] BRÉART J.-C. – « Guide HCPP, mise en oeuvre de la hiérarchisation », DIM, RENAULT sas, 66101 – 99 – HCPP G1 –V1.0, pp 25, (1999).

[22] VAN HOECHE A. – “Tolérancement statistique, quels besoins normatifs ?”- Schneider Electric – Séminaire : cotation ISO : les nouvelles normes, quelles conséquences ? – CETIM – UNM (30 novembre 2005).

[23] CHARPENTIER F. – « Hiérarchisation des caractéristiques produit / processus – Analyse de la norme expérimentale XPE 04-009 », Séminaire du groupe de recherche français en tolérancement (GRT)- Ecole Centrale de Nantes (19 et 20 mai 2005).


Juin 2006 23

8 Annexe.


Juin 2006 24

Documents

Le TAFT un outil pour la capitalisation de l’analyse ...cfc-technic.eu/iDisk/cae-cfg.pdf · La cotation fonctionnelle des produits devient une préoccupation grandissante dans les